199638. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés analóg jelek fogadására, digitális jelekké alakítására és feldolgozására
HU 199638 B 2 A találmány tárgya kapcsolási elrendezés analóg jelek fogadására, digitális jelekké alakítására és feldolgozására, amely kapcsolási elrendezésben méréspontváltó közvetlenül, vagy közvetve mikroszámítógép adatsínjére csatlakozó A/D átalakítóra van kötve, továbbá az adatsínre címtár csatlakozik. A gyakorlatban sokszor van szükség olyan mérő-átalakító készülékre, amely egyidejűleg biztosítja másodpercenként nagyszámú mérés elvégzését és a bemenő jelen megjelenő hálózati frekvencia zavarok elnyomását. Folytonos és szakaszos ipari folyamatok irányítására szolgáló többcsatornás berendezés tipikus felépítését szemlélteti az 1. ábra. Az 1 mikroszámítógéphez — mely mikroprocesszorból, memóriából, real-time órából és egyéb elektronikus egységből áll — a következő egységek csatlakoznak: — a 2 analóg jelek jelfogadó és jelátalakító egysége, mely méréspontváltóból és A/D átalakítóból áll és bemenetére az ipari folyamattól jövő B analóg jelek csatlakoz• riak; — a 3 kétállapotú jelek jelfogadó egysége, mely bemenetére az ipari folyamattól jövő 9 kétállapotú jelek csatlakoznak; — a 4 analóg jelek jelátalakító és jelkiadó egysége, mely D/A átalakítóból és analóg erősítőkből áll és kimenetén az ipari folyamatot vezérlő 10 analóg jelek jelennek meg; — az 5 kétállapotú jelek jelkiadó egysége, melynek kimenetén az ipari folyamatot vezérlő relék, félvezető relék, mágnesszelepek 11 működtető jelei jelennek meg; — a 6 kezelővel kapcsolatot biztosító egység, amely kijelzőket, nyomógombokat, kapcsolókat foglal magába; — a7 kommunikációs egység, mely a 12 kommunikációs egység bemeneti/kimeneti jeleivel csatlakozást biztosít fölérendelt számítógéphez és/vagy többprocesszoros hálózati rendszerhez. A 2 analóg jelek jelfogadó és jelátalakító egységének egyik ismert megoldásánál minden analóg bemenethez A/D átalakító tartozik majd a digitális jelek egy digitális méréspontváltón keresztül csatlakoznak a mikroszámítógéphez. Az A/D átalakító lehet kettős integrálás elvén alapuló (dual-slope), feszültség/frekvencia átalakítást tartalmazó, vagy successive approximációs típusú. A 2 analóg jelek jelfogadó és jelátalakító egységének másik ismert megoldásánál az analóg jeleket analóg méréspontváltó felváltva kapcsolja az A/D átalakító bemenetére. A méréspontváltó a szokásos megoldásoknál relé- félvezető kapcsoló. Az A/D átalakító ennél a megoldásnál is lehet kettős integrálás elvén alapuló (dual-slope), íeszültség/frekvencia átalakítást tartalmazó, vagy successive approximációs típusú. A kettős integrálás elvén alapuló átalakítók (pl. INTERSIL 7109 típus) előnye, hogy az órajel frekvenciájának megfelelő megvá1 lasztásával elérhető, hogy a jelintegrálás ideje megegyezzen a hálózati periódusidővel. Ezzel biztosítható, hogy a bemeneten megjelenő hálózati frekvenciájú zavarjelek elnyomása nagy legyen. A kettős integrálás elvén alapuló A/D átalakítók hátrányos tulajdonsága, hogy ha a jelintegrálás ideje a hálózati periódusidővel megegyezik, akkor egy analóg jel mérésének ideje hosszú, tipikusan 60—100 msec. A successive approximációs típusú A/D átalakítók (pl. Analog Devices AD 574 típus) előnye, hogy a mérési idő rövid (figyelembe véve a szokásosan csatlakozó analóg erősítőt, sample/hold áramkört, a mérési idő 10— 100 psec), hátránya, hogy az analóg jelen lévő hálózati frekvenciájú zavarjelek szűrését nem biztosítja. A feszültség/frekvencia átalakítást tartalmazó A/D átalakító jellemzője — a hálózati periódusidővel-megegyező mérési időt feltételezve — a kettős integrálás elvén működő átalakítóhoz képest a gyorsabb működés, a successive approximációs típushoz képest a hálózati frekvenciájú zavarokra vonatkozó jó zavarjel elnyomás. Hátránya a mérsékeltebb pontosság, bbnyolultabb felépítés. Az analóg jeleket fogadó, digitális jellé alakító és feldolgozó egységek ismert változatai csak akkor biztosítják egyidejűleg a mérések gyors elvégzését és a hálózati frekvenciájú zavarjelek elnyomását, ha mindegyik analóg bemenethez külön A/D átalakító tartozik. Ez az A/D átalakító lehet kettős integrálás elvén működő, vagy feszültség/frekvencia átalakítót tartalmazó. Ez a megoldás bonyolult és nem gazdaságos. A találmány célja az említett hiányosságok kiküszöbölése és egy olyan kapcsolási elrendezés létrehozása, amely egyesíti az ismert átalakítók előnyeit. A találmány azon a felismerésen alapszik, hogy ha egy gyors A/D átalakítót úgy vezérelünk, hogy egy hálózati periódusidő alatt egyenletes gyakorisággal egy analóg bemenetre vonatkozóan mindig azonos számú átalakítás történjen és a digitális értékeknek egy hálózati periódusidőre vonatkozóan az átlagát képezzük, továbbá ezt az átlagértéket tekintjük az analóg jelhez tartozó digitális értéknek, akkor a mérés megfelelően gyors lesz (20— 22 msec alatt egy, vagy több analóg jel átalakítása végezhető el) és az átlagértéket a bemenőjelen megjelenő hálózati frekvenciájú és egyéb zavarjelek alig befolyásolják. A találmánynak az a lényege, hogy az adatsínre engedélyezéstár van kötve és az engedélyezéstár kimenete olyan ciklusvezérlő egyik bemenetére csatlakozik, amely ciklusvezérlő másik bemenetére hálózati frekvenciájú jel bemenetű órafrekvencia beállító kimenete van kötve, míg a ciklusvezérlő kimenete a mikroszámítógép megszakításkérés bemenetére csatlakozik. A találmányt részletesebben az ábrákon bemutatott kiviteli példák segítségével ismertetjük. A 2. ábrán a találmány szerinti kap5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
